Opponent: Professor Michel Ryan, Manitou Experimental Forest, USDA Forest Service RMRS, Fort Collins, USA

Ordförande och examinator: Professor Håkan Pleijel, Institutionen för biologi och miljövetenskap, Göteborgs universitet

 

De landbaserade ekosystemen kan fungera både som källor och som sänkor i kolets globala kretslopp. Skogarna är en viktig del av detta system och en bättre förståelse av deras funktion är grundläggande för att kunna skapa noggranna prognoser för det framtida klimatet samt för att kunna forma strategier för att motverka klimatförändringen. 

 

Stora framsteg har gjorts för att bättre förstå de viktigaste processerna som kontrollerar utbytet av koldioxid (CO2) och vattenånga (H2O) mellan växter och atmosfär. Många studier baseras dock på antingen laboratorieexperiment eller korta fältkampanjer som representerar en begränsad variation i omgivningsvariabler eller positioner inom t.ex. ett skogbestånd. Detta begränsar våra möjligheter att på ett korrekt sätt beskriva samverkan mellan gasflöden och deras biologiska och meteorologiska faktorer på lång sikt. 

 

För att öka kunskapen om hur utbytet av CO2 och H2O mellan ett skogsbestånd och atmosfären varierar över året, och hur utbytet av dessa gaser varierar vertikalt (från toppen till botten) i ett träd genomfördes mätningar av dessa gaser i ett 60-årigt bestånd av gran, Picea abies (L.) Karst., vid Skogaryds försöksområde. Mätningarna gjordes mellan 2007 och 2010 då gasutbytet från skotten och stammarna registrerades kontinuerligt på flera olika positioner inom beståndet. Dessutom studerades frågor om optimal resursallokering inom trädens kronor i perspektivet av att maximera produktiviteten i två modelleringsstudier. 

 

Resultaten från dessa studier visar stark säsongsvariation i gasutbytet och i effektiviteten att utnyttja resurserna ljus, vatten och näring. Framförallt är det ljustillgång och temperatur tillsammans med variationen i kapaciteten för fotosyntes, respiration och transpiration som styr säsongsvariationen. Resurseffektiviteten varierar också vertikalt inom beståndet vilket styrs framförallt av den vertikala fördelningen av ljus och näring. Den relativa förändringen inom kronan var dock konstant över året vilket ger stöd för användning av enkla modeller baserade på resurseffektivitet för att beskriva ett skogsbestånds gasutbyte.

 

I studier av hur resurserna allokerades inom det undersökta beståndet framkom att även om kväve ofta anses vara begränsande för produktivitet i de nordliga skogarna skulle en ökning av kväveinnehållet i det aktuella beståndet ha liten effekt på fotosyntesen. Varken fördelningen av kvävet inom kronan eller den totala kvävemängden visade sig vara av stor vikt för kolupptaget på barrnivå i det studerade beståndet. Genom användande av optimalitetsmodellering på beståndsnivå visade det sig att minsta möjliga barrstruktur i den nedre delen av kronan hade stor betydelse för fördelningen av egenskaperna hos barren i hela kronan, t.ex. fördelning av kväve och fotosynteshastighet. 

 

Även koldioxdflöden från stammen visade tydlig säsongsvariation och betydligt mer koldioxid emitterades från de övre delarna av stammarna under den period då stamdiametertillväxt ägde rum. Resultaten från denna undersökning visar att om man inte tar hänsyn till den vertikala variationen i stammarnas gasutbyte kan kolflöden från ett träd underskattas kraftigt. När hela ekosystemet studerades visade resultaten att skogen, som växer på mark med högt organiskt, innehåll inte är någon betydande kolsänka på grund av de höga koldioxidflödena från marken. Resultaten utvunna från dessa studier visar att den vertikala variationen i gasutbytet mellan träden och atmosfären är en viktig faktor för hela ekosystemets kolbudget.